หูชั้นกลาง
หูชั้นกลาง (อังกฤษ: middle ear, auris media) คือหูส่วนที่อยู่หลังแก้วหู แต่ก่อนช่องรูปไข่ (oval window) ของหูชั้นใน ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หูชั้นกลางจะมีกระดูกหู (ossicles) เล็ก ๆ 3 ท่อน ซึ่งถ่ายโอนแรงสั่นที่แก้วหูไปเป็นคลื่นภายในหูชั้นใน ช่องในหูชั้นกลางเรียกว่า โพรงหูส่วนกลาง (tympanic cavity) โดยมีท่อยูสเตเชียน เชื่อมกับคอหอยส่วนจมูก (nasopharynx) ท่อยูสเตเชียนจะช่วยรักษาดุลความดันระหว่างหูชั้นกลางและคอ หน้าที่หลักของหูชั้นกลางก็คือถ่ายโอนพลังงานเสียงจากคลื่นในอากาศไปเป็นคลื่นในน้ำและในเยื่อของหูชั้นในรูปหอยโข่ง (Cochlea)
| หูชั้นกลาง (Middle ear) | |
|---|---|
| รายละเอียด | |
| ประสาท | glossopharyngeal nerve |
| ตัวระบุ | |
| ภาษาละติน | auris media |
| อภิธานศัพท์กายวิภาคศาสตร์ [แก้ไขบนวิกิสนเทศ] | |
โครงสร้าง
กระดูกหู
หูชั้นกลางมีกระดูกหู (osscicles) เล็ก ๆ 3 ท่อน คือ กระดูกค้อน กระดูกทั่ง และกระดูกโกลน โดยมีชื่อตามรูปร่างของกระดูก และมีหน้าที่ส่งต่อพลังงานเสียงจากแก้วหูไปยังช่องรูปไข่ของคอเคลีย สัตว์สี่ขาจะมีกระดูกโกลนทั้งหมด แต่กระดูกค้อนและกระดูกทั่งจะมีแต่ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยได้วิวัฒนาการมาจากกระดูกขากรรไกรล่างและบนที่ยังมีอยู่ในสัตว์เลื้อยคลาน
กระดูกหูมีหน้าที่แปลแรงสั่นที่แก้วหู เป็นคลื่นน้ำ (และเยื่อ) ที่มีความดันสูงกว่าในคอเคลีย (คือในหูชั้นใน) โดยทำงานเหมือนกับคานงันโดยมีตัวประกอบที่ 1.3 และเนื่องจากพื้นที่ของแก้วหูใหญ่เป็น 14 เท่าของพื้นที่ช่องรูปไข่ (oval window) แรงดันของเสียงที่ช่องรูปไข่อย่างน้อยก็จะเป็น 18.1 เท่าของที่แก้วหู แก้วหูเชื่อมกับกระดูกค้อน ซึ่งเชื่อมกับกระดูกทั่ง ซึ่งต่อกับกระดูกโกลน แรงสั่นที่ "ที่เหยียบ" ของกระดูกโกลน จะสร้างความดันคลื่นในหูชั้นใน แต่ก็มีหลักฐานเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ว่าตัวประกอบคานงัดที่ว่านี้จะขึ้นอยู่กับความถี่เสียง คือที่ความถี่ระหว่าง 0.1-1 กิโลเฮิรตซ์ ตัวประกอบจะอยู่ที่ประมาณ 2 แล้วจะเพิ่มขึ้นถึง 5 ที่ 2 กิโลเฮิรตซ์ และต่อจากความถี่นั้นตัวประกอบก็จะลดลงเรื่อย ๆ
การวัดตัวประกอบคานงัดนี้ค่อนข้างยุ่งยากเพราะว่า มักจะวัดเทียบแรงดันที่ต้นกระดูกค้อน (ซึ่งเป็นจุดที่เรียกว่า umbo) และกับที่ตรงกลางของกระดูกโกลน ตัวแก้วหูเองก็ยังเชื่อมกับด้ามของค้อนยาวเป็นช่วง 0.5 ซม. ด้วย นอกจากนั้นแล้ว แก้วหูเองจะสั่นอย่างชุลมุนที่ความถี่เกินกว่า 3 กิโลเฮิรตซ์ แต่การยึดของแก้วหูกับกระดูกค้อนแบบเส้นเช่นนี้จะช่วยลดความชุลมุนที่ว่านี้ และช่วยให้หูสามารถตอบสนองต่อพิสัยความถี่ ได้กว้างกว่าการยึดดดยเป็นจุด
กระดูกหูยังสามารถลดแรงดันเสียงได้อีกด้วย (เพราะหูชั้นในไวต่อเสียงดังมาก) โดยใช้กล้ามเนื้อแยกกระดูกออกจากกัน สมรรถภาพของหูชั้นกลางดีสุดที่ความถี่เสียงราว ๆ 1 กิโลเฮิรตซ์ โดยฟังก์ชันถ่ายโอน (transfer function) ของหูชั้นนอกและชั้นกลางรวมกัน ทำให้มนุษย์ไวเสียงที่สุดระหว่างความถี่ 1-3 กิโลเฮิรตซ์
กล้ามเนื้อ
การเคลื่อนไหวของกระดูกหูสามารถเปลี่ยนไปได้อาศัยกล้ามเนื้อสองมัด กล้ามเนื้อแรกเรียกว่า stapedius muscle ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อโครงร่างเล็กที่สุดในร่างกาย จะเชื่อมกับกระดูกโกลนและสั่งการโดยเส้นประสาทเฟเชียล ส่วน tensor tympani muscle จะเชื่อมกับฐานของกระดูกค้อนและสั่งการโดย medial pterygoid nerve ซึ่งเป็นสาขาของ mandibular nerve ของ trigeminal nerve กล้ามเนื้อเหล่านี้จะหดตอบสนองต่อเสียงดัง และดังนั้นก็จะลดการส่งเสียงต่อเข้าไปในหูชั้นใน กระบวนการนี้เป็นรีเฟล็กซ์เรียกว่า acoustic reflex
เส้นประสาท
เกี่ยวกับการผ่าตัด มีเส้นประสาทเฟเชียลสำคัญสองสาขาที่วิ่งผ่านหูชั้นกลาง ส่วนหนึ่งวิ่งไปในแนวนอนและอีกส่วนหนึ่งเป็นเส้นประสาท chorda tympani ถ้าส่วนที่เป็นแนวนอนเสียหายเพราะการผ่าตัดหู อาจจะทำให้กล้ามเนื้อหน้าด้านเดียวกันเป็นอัมพาต ส่วน chorda tympani เป็นสาขาที่ส่งข้อมูลเกี่ยวกับรสจากลิ้นด้านเดียวกันไปยังสมอง
หน้าที่
การถ่ายโอนเสียง
ปกติแล้ว เมื่อคลื่นเสียงในอากาศวิ่งไปกระทบกับน้ำ เสียงส่วนมากจะสะท้อนกลับที่ผิวน้ำ ดังนั้น หูชั้นกลางจึงเป็นระบบการแมทชิงอิมพีแดนซ์ จากเสียงที่วิ่งไปในอากาศของหูชั้นนอก ไปเป็นคลื่นเสียงที่วิ่งในน้ำและในเยื่อของหูชั้นใน แต่ไม่ควรสับสนระบบนี้เหมือนกับการกระจายคลื่นเสียงในน้ำ เพราะว่า หูชั้นกลางจับคู่เสียงในอากาศกับในน้ำผ่านช่องรูปไข่ (oval window) โดยหลัก "การได้เปรียบเชิงกล" ด้วยระบบไฮดรอลิกและระบบคาน
ส่วนที่สั่นได้ของเยื่อแก้วหูมีเนื้อที่มากกว่า "ที่เหยียบ" ของกระดูกโกลน (ซึ่งเป็นกระดูกหูชิ้นที่ 3 เชื่อมกับช่องรูปไข่) นอกจากนั้นแล้ว รูปร่างของข้อต่อในลำดับกระดูกหูยังคล้ายกับคาน โดยมีแขนคานยาวอยู่ทีด้านยาวของตัวกระดูกค้อน มีจุดหมุนเป็นกระดูกทั่ง และมีแขนคานสั้นอยู่ที่ด้าน lenticular process ของกระดูกทั่ง แรงสั่นเสียงที่แก้วหูจึงรวมตัวลงที่ที่เหยียบ เป็นการเพิ่มแรงแต่ลดความเร็วและระยะที่เคลื่อน และดังนั้นจึงเป็นการจับคู่อิมพีแดนซ์ โดยหูชั้นกลางจะสามารถลดระดับเสียงพอสมควรเมื่อเจอเสียงดัง อาศัยการหดกล้ามเนื้อเป็นรีเฟล็กซ์ที่เกิดขึ้นเพราะเสียงดัง
ความสำคัญทางคลินิก
เนื่องจากหูชั้นกลางกลวง ดังนั้น ในที่สูงหรือเมื่อดำน้ำ ความดันจะต่างกันระหว่างหูชั้นกลางและสิ่งแวดล้อมภายนอก ซึ่งเสี่ยงต่อการทำให้แก้วหูแตกหรือเสียหายถ้าไม่บรรเทา ถ้าความดันในหูชั้นกลางยังคงต่ำ แก้วหูอาจจะร่นเข้าไปในหูชั้นกลาง หน้าที่ของท่อยูสเตเชียน (Eustachian tube) ที่เชื่อมหูชั้นกลางกับคอหอยส่วนจมูก (nasopharynx) ก็เพื่อรักษาความดันอากาศในหูให้เท่ากับข้างนอก แต่ว่าท่อนี้ปกติจะปิดที่ทางจมูกเพื่อไม่ให้เมือกมูกมาอุดตัน แต่ก็สามารถเปิดได้โดยอ้าปากแล้วยื่นคางออก ซึ่งเป็นเหตุผลว่า ทำไมการหาวหรือการเคี้ยวสามารถช่วยลดความดันในหูเมื่ออยู่บนเครื่องบิน
หูชั้นกลางอักเสบ (Otitis media) เป็นอาการโรคอย่างหนึ่ง
เทียบกับสัตว์อื่น ๆ
หูชั้นกลางของสัตว์สี่ขา มีต้นกำเนิดเดียวกันกับช่องหายใจ/รูเปิด (spiracle) ของปลา โดยเป็นช่องเปิดจากคอหอย (pharynx) ไปด้านข้างศีรษะที่หน้าช่องเหงือกหลัก ในตัวอ่อนปลา ช่องจะกำเนิดเป็นช่องกระเป๋าในคอยหอย แล้วเจริญออกมาทะลุกับผิวกลายเป็นช่องหายใจ ในสัตว์สี่ขาโดยมาก การทะลุจะไม่สมบูรณ์ และเยื่อส่วนเหลือสุดท้ายที่กั้นมันจากโลกข้างนอกก็คือแก้วหู ส่วนด้านในของรูเปิดซึ่งยังเชื่อมกับคอหอยอยู่ ก็จะกลายเป็นท่อยูสเตเชียน
ในสัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ปีก และซากบรรพบุรุษสัตว์สี่ขาในยุคต้น ๆ มีกระดูกหูเพียงแค่ชิ้นเดียวที่เรียกว่า columella (ซึ่งมีต้นกำเนิดเดียวกับกระดูกโกลนในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) ซึ่งเชื่อมโดยอ้อมกับแก้วหูผ่านกระดูกอ่อน extracolumella และเชื่อมกับหูด้านในผ่านที่เหยียบ (footplate) ที่ใหญ่ขึ้นผ่านช่องรูปไข่ columella เป็นกระดูกอนุพันธ์ของกระดูกที่เรียกว่า hyomandibula ในบรรพบุรุษที่เป็นปลา ซึ่งช่วยค้ำจุนกะโหลกศีรษะและกระดูกหุ้มสมอง
ส่วนโครงสร้างหูชั้นกลางของสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกที่ยังคงอยู่จะต่างกันมาก และบ่อยครั้งจะเสื่อมหน้าที่ลง กบและคางคกโดยมากจะมีหูชั้นกลางเหมือนกับสัตว์เลื้อยคลาน แต่สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกชนิดอื่นมักจะไม่มีช่องหูชั้นกลาง ในกรณีเช่นนี้ กระดูกโกลนก็จะไม่มีด้วย บางพวกไม่มีแก้วหู ดังนั้นกระดูกโกลนก็จะเชื่อมกับกระดูก quadrate bone ที่กะโหลกศีรษะ ซึ่งเชื่อว่ายังสามารถส่งแรงสั่นไปยังหูชั้นใน ในสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกจำนวนมาก ยังมีกระดูกหูที่สองเรียกว่า operculum (โดยไม่ควรสับสนกับกระดูกปลาที่มีชื่อเดียวกัน) นี่เป็นกระดูกแบนคล้ายจาน ที่อยู่ทับช่องรูปไข่ โดยเชื่อมกับกระดูกโกลน หรือเชื่อมผ่านกล้ามเนื้อพิเศษกับส่วนที่เรียกว่า scapula ซึ่งไม่พบในสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีหูชั้นกลางพิเศษคือมีกระดูกหู 3 ท่อน แตกต่างจากกระดูกท่อนเดียวของสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกอื่น ๆ โดยวิวัฒนาการขึ้นทั้งหมดในยุคไทรแอสซิก โดยหน้าที่แล้ว หูชั้นกลางของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเหมือนกับของสัตว์อื่น ๆ ยกเว้นว่า มันสามารถตอบสนองต่อเสียงความถี่สูงดีกว่า เพราะหูชั้นในสามารถได้ยินความถี่เสียงสูงกว่าสัตว์อื่น ๆ
กระดูกค้อนวิวัฒนาการมาจากกระดูก articular ของขากรรไกรล่าง และกระดูกทั่งจาก quadrate ในสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ กระดูกสองชิ้นนี้เป็นกระดูกข้อต่อหลักที่ขากรรไกร โดยในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม กระดูกชิ้นที่เรียกว่า mandible (ขากรรไกรล่าง) ได้ขยายใหญ่ขึ้นเป็นข้อต่อแทน ทำให้ข้อต่อเก่ากลายเป็นส่วนของหูได้ ในช่วงเวลาหนึ่ง กระดูกขากรรไกรทั้งสองแบบได้อยู่ด้วยกัน โดยอันหนึ่งอยู่ด้านใน (medial) และอันหนึ่งอยู่ด้านข้าง (lateral) ดังนั้น กระบวนการวิวัฒนาการที่นำไปสู่หูชั้นในมีกระดูก 3 ชิ้น จึงเป็นผลข้างเคียง "โดยบังเอิญ" ของวิวัฒนาการกระดูกขากรรไกรที่สองใหม่
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจำนวนมาก หูชั้นในยังได้รับการปกป้องในช่องกระดูกที่เรียกว่า auditory bulla ซึ่งสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นไม่มี ช่องกระดูกนี้ วิวัฒนาการขึ้นภายหลังและเกิดขึ้นต่างหาก ๆ หลายครั้งหลายคราวใน clade ต่าง ๆ ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เป็นช่องที่อาจล้อมด้วยเยื่อ กระดูกอ่อน หรือกระดูก เช่น ในมนุษย์ ช่องนี้เป็นส่วนของกระดูกขมับ
ดูเพิ่ม
กายวิภาคศาสตร์ทั่วไป: ระบบอวัยวะและอวัยวะ, กายวิภาคศาสตร์เฉพาะส่วน, ระนาบและเส้น, กายวิภาคศาสตร์พื้นผิวของแกนลำตัว, กายวิภาคศาสตร์พื้นผิวของรยางค์
เชิงอรรถและอ้างอิง
- Koike และคณะ (2002-03). "Modeling of the human middle ear". J. Acoust. Soc. Am. 111 (3). Check date values in:
|date=(help); Explicit use of et al. in:|authors=(help)CS1 maint: uses authors parameter (link) - Bronzino, Joseph D (2006). Biomedical Engineering Fundamentals. CRC Press. ISBN 0-8493-2121-2.
- ↑ Romer, Alfred Sherwood; Parsons, Thomas S. (1977). The Vertebrate Body. Philadelphia, PA: Holt-Saunders International. pp. 480–488. ISBN 0-03-910284-X.
แหล่งข้อมูลอื่น
| คอมมอนส์ มีภาพและสื่อเกี่ยวกับ: Middle ear |
- Promenade Around the Cochlea - Middle ear at iurc.montp.inserm.fr